JPS6399585A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
この発明は過電圧防止機能を有する半導体レーザ装置に
適用される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is applied to a semiconductor laser device having an overvoltage prevention function.
(従来の技術)
半導体レーザ素子のマウント構造に、半導体レーザ素子
とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する歪応力を緩和
する目的でサブマウントを用いたものがある。このサブ
マウントを用いた半導体レーザ素子のマウント構造を第
3図に断面図で示す。(Prior Art) Some mounting structures for semiconductor laser devices use a submount for the purpose of alleviating strain stress caused by a difference in coefficient of thermal expansion between the semiconductor laser device and a heat sink. A cross-sectional view of a mounting structure of a semiconductor laser device using this submount is shown in FIG.
第3図において、101は例えばCuのヒートシンク、
102は半導体サブマウント(以下Siサブマウントと
称する)で板状のシリコン基板103の両生面に上面電
極層104a、下面電極層104bを備える。このSi
サブマウント102はその下面電極層104bでヒート
シンク101との間にサブマウントソルダ層105を介
して固着されるとともに、上面電極層104a上にレー
ザ素子106をレーザ素子マウントソルダ107を介し
て固着している。なお、108はリード線である。In FIG. 3, 101 is, for example, a Cu heat sink;
Reference numeral 102 denotes a semiconductor submount (hereinafter referred to as Si submount), which is provided with an upper electrode layer 104a and a lower electrode layer 104b on both sides of a plate-shaped silicon substrate 103. This Si
The submount 102 is fixed to the heat sink 101 at the lower electrode layer 104b via a submount solder layer 105, and the laser element 106 is fixed to the upper electrode layer 104a via a laser element mount solder 107. There is. Note that 108 is a lead wire.
上記マウント構造は、サブマウント材がSi、ヒートシ
ンク材がCuであり、半導体レーザ素子が一例のAlG
aAs系の場合、これらの熱膨張係数はGaAs ニア
、(IXIO−6/deg、 Si ’、 4.2XI
Q−’/deg、 Cu : 17.0X10−6/d
egであり、GaAsとCuの熱膨張係数差をSiを中
間に介在させることにより緩和することができる。この
ようにサブマウントを使用することにより半導体レーザ
素子への歪応力を低減でき、信頼性の高い半導体レーザ
装置が構成できる。In the above mount structure, the submount material is Si, the heat sink material is Cu, and the semiconductor laser element is an example of AlG.
For the aAs system, these thermal expansion coefficients are GaAs near, (IXIO-6/deg, Si', 4.2XI
Q-'/deg, Cu: 17.0X10-6/d
eg, and the difference in thermal expansion coefficient between GaAs and Cu can be alleviated by intervening Si. By using the submount in this manner, strain stress on the semiconductor laser element can be reduced, and a highly reliable semiconductor laser device can be constructed.
(発明が解決しようとする問題点)
半導体レーザ装置は、ある一定電圧を超えると指数函数
的に光出力が増加する。光出力もある一定値を超えると
半導体レーザ素子端面の破壊が生じてしまう。従って、
半導体レーザ装置は静電気。(Problems to be Solved by the Invention) In a semiconductor laser device, the optical output increases exponentially when a certain voltage is exceeded. If the optical output exceeds a certain value, the end face of the semiconductor laser element will be destroyed. Therefore,
Semiconductor laser equipment uses static electricity.
駆動電源等サージ電圧に対して極めて弱い。Extremely vulnerable to surge voltages from drive power supplies, etc.
半導体レーザ素子の素子構造、あるいはサージ電圧とそ
のパルス幅にもよるが、例えば200pFの容量に帯電
させた電圧を印加した場合、一般的にAlGaAs系半
導体レーザの場合、耐圧は100〜200■である。Although it depends on the device structure of the semiconductor laser device or the surge voltage and its pulse width, for example, when a charged voltage is applied to a capacitance of 200 pF, the withstand voltage is generally 100 to 200 μF for an AlGaAs semiconductor laser. be.
第3図に示された半導体レーザの場合、過電圧を防止す
るために、半導体レーザ素子自体に過電圧防止用のダイ
オードを形成するか、または、半導体レーザ装置の容器
に外付けの形で過電圧防止用ダイオードを装着させる必
要がある。しかし、前者の場合、半導体レーザ素子と過
電圧防止用ダイオードを一度に形成するには技術的に難
しい課題が多い。後者の場合、過電圧防止用ダイオード
を外付けにしているため半導体レーザ装置の取扱いが容
易でなくなる。In the case of the semiconductor laser shown in Figure 3, in order to prevent overvoltage, an overvoltage prevention diode is formed in the semiconductor laser element itself, or an overvoltage prevention diode is attached externally to the container of the semiconductor laser device. It is necessary to install a diode. However, in the former case, there are many technical difficulties in forming the semiconductor laser element and the overvoltage prevention diode at the same time. In the latter case, the overvoltage prevention diode is provided externally, making it difficult to handle the semiconductor laser device.
この発明の目的は、半導体サブマウントの一部に半導体
レーザ素子と並列になるようにダイオードを形成するこ
とにより過電圧防止用ダイオードを内蔵した半導体レー
ザ装置を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a built-in overvoltage prevention diode by forming the diode in a part of a semiconductor submount in parallel with a semiconductor laser element.
(問題点を解決するための手段)
この発明にかかる半導体レーザ装置は1表面に金属薄層
を備えた半導体サブマウントと、該半導体サブマウント
上にマウントされた半導体レーザ素子と、前記半導体サ
ブマウントの一部に形成されたダイオードを具備したこ
とを特徴とする。(Means for Solving the Problems) A semiconductor laser device according to the present invention includes a semiconductor submount having a thin metal layer on one surface, a semiconductor laser element mounted on the semiconductor submount, and a semiconductor laser device mounted on the semiconductor submount. It is characterized by comprising a diode formed in a part of.
(作 用)
この発明の半導体レーザ装置は半導体サブマウントの一
部に過電圧防止用のダイオードを備え、静電気、電源の
サージ等により半導体レーザ素子にダイオード降伏電圧
以上の電圧が印加されるのが防止される。そして、叙上
の構成は半導体レーザ装置の取扱いが容易で、かつ、半
導体レーザ装置としての信頼性が高いものである。(Function) The semiconductor laser device of the present invention includes a diode for overvoltage prevention in a part of the semiconductor submount, and prevents a voltage higher than the diode breakdown voltage from being applied to the semiconductor laser element due to static electricity, power surge, etc. be done. Further, the above-mentioned configuration allows the semiconductor laser device to be easily handled and has high reliability as a semiconductor laser device.
(実施例)
以下、この発明の一実施例につき第1図および第2図を
参照して説明する。なお、説明において、従来と変わら
ない部分については図面に従来と同じ符号を付けて示し
説明を省略する。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. In the description, parts that are the same as in the prior art will be indicated in the drawings with the same reference numerals as in the prior art, and the explanation will be omitted.
第1図aに断面図で示す半導体レーザ素子の一実施例の
マウント構体は、半導体サブマウント基(以下Siサブ
マウントと称する)の上面の一部に上面電極24を有し
、ここに半導体レーザ素子106がマウントされ、かつ
上記上面の他の部分にはダイオード則が形成されている
。上記構造で、特にダイオード川の構成につき第2図a
−cを参照して詳述する。半導体サブマウント基はN型
シリコン基板12の基板上に拡散等により薄いP型シリ
コン層13を形成する(第2図a)。次に、P型シリコ
ン層13側の主面にフォトエツチングを施してP型シリ
コン層13の一部を残す(第2図b)。次に、電極金属
の蒸着を施し上記残されたP型シリコン層13上゛にダ
イオードの電極14を、また、P型シリコン層を除去し
て露出したN型シリコン基板12上にSiサブマウント
の上面電極24を形成する(第2図C)。叙上の如く構
成されたSiサブマウントUを=4−
用いて実際にマウントされた半導体レーザ素子の一例が
第1図aに示される。この場合、シリコン基板に形成さ
れたダイオードUとレーザ素子の極性は逆であることが
必要である。すなわち、第2図に示される如く形成され
たSiサブマウントを用いた場合、レーザ素子はP−ダ
ウンでマウントしなければならない。これは過電圧の防
止としてSiサブマウント上のダイオードの逆方向降伏
を利用するためである。従って、レーザ素子の極性を変
えた場合はSiサブマウントの基板極性を変えればよく
、対応は容易である。なお、図中15はダイオードの一
電極を導出するリード線である。The mount structure of an embodiment of the semiconductor laser device shown in cross-sectional view in FIG. Element 106 is mounted and a diode rule is formed on the other portion of the top surface. In the above structure, especially the configuration of the diode river, Figure 2a
-c will be described in detail. For the semiconductor submount base, a thin P-type silicon layer 13 is formed on the N-type silicon substrate 12 by diffusion or the like (FIG. 2a). Next, photoetching is performed on the main surface on the P-type silicon layer 13 side, leaving a part of the P-type silicon layer 13 (FIG. 2b). Next, an electrode metal is vapor-deposited to form a diode electrode 14 on the remaining P-type silicon layer 13, and a Si submount is placed on the N-type silicon substrate 12 exposed by removing the P-type silicon layer. A top electrode 24 is formed (FIG. 2C). An example of a semiconductor laser device actually mounted using four Si submounts U constructed as described above is shown in FIG. 1a. In this case, the polarities of the diode U formed on the silicon substrate and the laser element need to be opposite. That is, when using a Si submount formed as shown in FIG. 2, the laser device must be mounted P-down. This is because the reverse breakdown of the diode on the Si submount is used to prevent overvoltage. Therefore, when the polarity of the laser element is changed, it is only necessary to change the substrate polarity of the Si submount, and this can be easily handled. Note that 15 in the figure is a lead wire for leading out one electrode of the diode.
次に、第1図すに示す別の一実施例はダイオード刈のP
型シリコン層23が選択拡散または選択イオン注入によ
って形成されたものであり、P型シリコン層のエツチン
グを要しない工程上の利点がある。Next, another embodiment shown in FIG.
The type silicon layer 23 is formed by selective diffusion or selective ion implantation, which has the advantage of not requiring etching of the P type silicon layer.
この発明は半導体レーザ素子が順方向サージ電圧(電流
)に非常に弱く、逆方向サージ電圧に比べ数分の1以下
で損傷を受けてしまう点に対処するため、ダイオードの
逆方向降伏現象を利用している。すなわち、第1図また
は第2図に示すように、レーザ素子106の動作電圧よ
りも数ボルト高い電圧で逆方向降伏を起すようにSjサ
ブマウント上のダイオードを形成することにより、数1
0V以上のパルス電圧が印加された場合でもレーザ素子
にはSiサブマウント上のダイオードの逆方向降伏電圧
以上の電圧は印加されないことになる。従って、レーザ
素子のI−V特性を考えれば、サージ電圧が印加された
場合、レーザ素子に流れる電流は従来の構造(第3図)
に比べ数桁低く抑えることができる。換言すれば、同じ
サージ電圧が印加されたとしても、レーザ素子の受ける
損傷は従来のものに比べはるかに小さいものとなる。This invention utilizes the reverse breakdown phenomenon of diodes to address the problem that semiconductor laser elements are extremely susceptible to forward surge voltage (current) and are damaged at a fraction of the rate of reverse surge voltage. are doing. That is, as shown in FIG. 1 or 2, by forming the diode on the Sj submount so that reverse breakdown occurs at a voltage several volts higher than the operating voltage of the laser element 106,
Even if a pulse voltage of 0 V or higher is applied, a voltage higher than the reverse breakdown voltage of the diode on the Si submount will not be applied to the laser element. Therefore, considering the I-V characteristics of the laser element, when a surge voltage is applied, the current flowing through the laser element is smaller than that of the conventional structure (Fig. 3).
can be kept several orders of magnitude lower than that of In other words, even if the same surge voltage is applied, the damage to the laser element will be much smaller than in the conventional case.
また、サブマウント上におけるダイオードの逆方向降伏
電圧は、サブマウント基板の種1fi(Si。Further, the reverse breakdown voltage of the diode on the submount is determined by the type 1fi (Si) of the submount substrate.
GaAsrその他化合物半導体)およびP層、N層のド
ーピング濃度により2〜10v付近まで、レーザ素子の
特性に応じて変えることが可能である。これはドーピン
グ濃度によりなだれ降伏を起こすか、ツェナー降伏を起
こすかがきまり、2〜9v付近では高濃度ドーピングに
よるツェナー降伏現象を利用している。It is possible to change the doping concentration of GaAsr and other compound semiconductors), the P layer, and the N layer to around 2 to 10 V depending on the characteristics of the laser element. This determines whether avalanche breakdown or Zener breakdown occurs depending on the doping concentration, and in the vicinity of 2 to 9 V, the Zener breakdown phenomenon due to high concentration doping is utilized.
叙上の如く、この発明によりサージ保護機能を内装した
半導体レーザ装置の構成が可能になり、半導体レーザの
取扱いの容易化、信頼性の向上の点からも顕著な効果を
示す。As described above, the present invention makes it possible to construct a semiconductor laser device with a built-in surge protection function, and exhibits remarkable effects in terms of ease of handling and improved reliability of the semiconductor laser.
第1図aはこの発明の一実施例の半導体レーザ装置の断
面図、第1図すはこの発明の別の一実施例の半導体レー
ザ装置の断面図、第2図a ”’−cは半導体サブマウ
ントの製造を工程順に示すいずれも断面図、第3図は従
来の半導体レーザ装置の断面図である。FIG. 1a is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention, and FIG. Both are cross-sectional views showing the manufacturing process of the submount in the order of steps, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device.
Claims (1)
体サブマウント上にマウントされた半導体レーザ素子と
、前記半導体サブマウントの一部に形成されたダイオー
ドを具備したことを特徴とする半導体レーザ装置。A semiconductor laser device comprising a semiconductor submount having a thin metal layer on its surface, a semiconductor laser element mounted on the semiconductor submount, and a diode formed in a part of the semiconductor submount. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24423786A JPS6399585A (en) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24423786A JPS6399585A (en) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6399585A true JPS6399585A (en) | 1988-04-30 |
Family
ID=17115779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24423786A Pending JPS6399585A (en) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6399585A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006024936A (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Lg Electron Inc | Submount substrate for mounting light emitting device and its manufacturing method |
-
1986
- 1986-10-16 JP JP24423786A patent/JPS6399585A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006024936A (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Lg Electron Inc | Submount substrate for mounting light emitting device and its manufacturing method |
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